微型计算机在电子显微镜中的应用的研究

　　当今电子显微学发展的一个重要趋势是电子计算机的广泛采用。这包括三个主要的方面:1)电子显微镜系统的计算机辅助设计;2)电子显微镜操作的智能化;3)电子显微样品图像、结构特征信息的分析处理。美国芝加哥大学的Crewe教授和日本大板大学的桥本教授都在他们的原子分辨本领的电子显微镜中使用了图像处理设备，并取得令人满意的结果。

　　一、问题的提出

　　要能在电子显微镜中进行图像数据的计算机处理所遇到的几个问题是:

　　1)接口:为保证采集到的图像数据与样品中的采样点完全对应，这就要求图像数据的采集与电子束在样品上的扫描严格同步。数字仪的扫描方式可以保证这一点，并便于与计算机接口。

　　2)计算机存贮容量:这要视对图像质量的要求而定。如果希望能达到胶片的分辨率、估计要25Mbit/帧，但事实上往往不需要如此大的计算机容量，这要视对象素及灰度的要求而定。

　　3)采集与处理速度:在实际运用中总希望采集的速度要高，希望能实时处理。

　　综上所述，过去通常用价格高的小型机及中型机来完成。我们考虑到近年来微型机性能的进步，决定把价格较低的微型机用来在电子显微镜的图像信号处理方面作一个尝试和研究。

　　二、原理与设计

　　我们做的工作包括以下几个部分:

　　1.扫描控制系统:此系统包含下述几大部份:1)时钟电路:在系统工作于图像数据采集状态时，我们采用微机时钟作为扫描系统的工作时钟，这样就保证了电镜电子束扫描与计算机采集的严格同步。此外，还设计了内时钟电路;2)扫描计数器电路:这一部分的工作主要是以二进制代码的方式给出采样点的坐标信息。我们采取的方式是能实现高速扫描，又能使用DMA方式工作;3)扫描信号形成电路;4)扫描功率放大器电路;5)消隐信号形成电路;6)灰度等级信号形成电路。

　　2.图像数据的采集:它由数据采集接口来完成。采用直接数据通路传送方式来获得较高的采集速度，最大可达200Kc。接口电路包含下述几个部份:1)模拟信号予处理电路:为使电子显微镜样品信号满足A/D转换器的要求，为防止采样噪声，我们使用信号放大、电平移动、二级巴特沃斯滤波器来对模拟信号进行予处理;2)多路模拟开关与信号采样保持:为对电镜的多种信号进行处理，在接口设一多路开关，它能对八路输入信号顺序传输，然后通过采样保持电路转换成离散模拟信号;3)A/D转换电路，采用高速芯片及逐次逼近方式工作，速度可达l微秒。

　　3.图像数据的处理和输出:考虑到微型计算机内存和显示的方便。我们把图像数据按64K字节进行存贮。处理程序目前设有两幅图像的强度相加、相减、转置相加、相减等。程序的执行可以人机对话方式进行。